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Google进军核融合!会是未来理想新能源吗?

时间:2020-06-07  阅读:756  点赞次数:547  
Google进军核融合!会是未来理想新能源吗?

人类一直想获得乾净、安全、无限的能源,核融合承载了这样的希望,由于气候变化带来了更大挑战,我们需要削减碳排放,这种趋势变得越来越明显,大家对核融合的兴趣也越来越浓厚。近日,Google 宣布与一家领先核融合公司携手合作,开发了一套新的演算法,它可以明显加快等离子体实验的进度,推动能源技术的进步。

Google 的加入

上文提到的这家核融合公司名为 Tri Alpha Energy,曾得到了微软共同创办人 Paul Allen 的青睐,获得了 5 亿美元的投资。这次与其合作的是 Google 研究部门,开发所谓的 Optometrist 算法,可以将高性能计算与人类判断结合起来,为複杂问题找到新的、更好的解决方案。

核融合就是原子在极端温度下结合併释放大量能量,它是一门相当複杂的技术。核融合的物理反应涉及到非线性现象,也就是小小的改变可以对结果造成很大影响,在工程上如果要让等离子体暂停是相当困难的事。

Google 加速科学团队的 Ted Baltz 说:「儘管 Google 拥有庞大的计算资源,这件事还是超出了我们的所知範围。」正因如此,科学家将电脑学习方法与人类输入结合,然后让研究人员选择。研究人员根据直觉挑选自己认为最有希望的选项,相当于测试眼睛时挑选最清晰的文本。

Baltz 说:「我们将问题归结为一点:‘让我们找到等离子体是怎样行动的,这些行动是人类等离子体物理学家认为有趣的,当我们这样做时不要干扰机器。人类与电脑合作可以将工作做得更好,比单独做更好,这是一个很好的例子。」

当前,Tri Alpha Energy 正在用 C2-U 机器做实验,有了 Google 的帮助,实验进度明显加快,以前可能需要一个月,现在只要短短几小时。算法告诉我们等离子体的运行有什幺异常之处。团队将系统能源损失降低了 50%,这样一来等离子能就会增加,只有达到关键临界点聚变才能进行。

Tri Alpha Energy 总裁、CTO Michl Binderbauer 说:「如果没有先进的计算技术,要完成这样的事可能要好几年。」他还说公司的目标是在 10 年之内发电,最近,Tri Alpha Energy 还邀请美国前能源部长 Ernest Moniz 加入董事会。

C-2U 机器每 8 分钟就能完成一次实验。当中包括这样一个过程:用一束氢原子轰击等离子体,让它在一个磁场内旋转最多 10 毫秒。这样做主要是看等离子体是否像理论预测的一样行动,看它是否按理想路线行进,如果路线是理想的,聚变反应炉生成的能量就会比消耗的多。

有了 Optometrist 算法,研究人员可以找到正确的配置方式,看清哪种氢束能够完全平衡冷却损失,也就是说处理完成之后等离子体的总能量会上升。

现在 C2-U 正在被更强大、更複杂的机器 Norman 替代,新机器是根据公司联合创始人 Norman Rostoker 命名的。7 月份,Norman 生成了第一个等离子体,如果实验成功,接下来 Tri Alpha Energy 就会製造一台时试验用发电机。

其他核融合计画

许多团体都在追求核融合梦想,到目前为止规模最大的可能是 Iter 计画,这是一个由公共资金支持的计画,计画地点设在法国南部。整个计画投资 180 亿欧元,合作者包括美国、欧盟、中国、印度、韩国、俄罗斯、日本,Iter 要建一个 7 层设施。

Iter 使用的是传统的托卡马克装置,也就是环形反应炉,它的目标是在 2025 年生成第一个等离子体,然后不断扩大规模,2035 年输出功率达到最大。如果成功,Iter 将会为第一座核融合电厂奠定基础。现有核电站採用的是核分裂技术,不是核融合。

一些团队也在开发不同的核融合反应炉,其设计可能更好、更小。德国投资 10 亿欧元建了一个反应炉,2016 年正式投入营运,它使用了仿星器,在里面等离子体环会变成莫比乌斯环一样的形状,这样就可以连续运行,与托卡马克装置不同,托卡马克装置的等离子体是以脉冲形式运行的。

还有一些企业也在研究,它们聘请了许多经验丰富的聚变研究人员,General Fusion 正是这样一家公司,它用熔铅和锂旋涡牵制等离子体,这家公司获得了亚马逊创办人 Jeff Bezos 的投资。

2014 年,洛克希德·马丁公司着名的 Skunk Works 团队曾经说过,10 年之内它们就可以造出卡车大小的聚变厂,它的言论招来批评,批评者要求它公布细节。Tokamak Energy 是一家英国公司,它使用的是粒子加速器技术与高温超导技术,还有其它一些公司也一样,比如 Helion Energy 和 First Light Fusion。

Tokamak Energy 主管 David Kingham 说,Tri Alpha Energy 的计画是一个激动人心的进步。他认为:「虽然在基础研究方面由公共资金支持的实验室表现更好,但是私人实验室创新速度更快,接受新技术的速度也更快。」4 月份,Tokamak Energy 的新反应炉生成第一个等离子体,这是 5 年内开发的第三个反应炉,公司的目标是在 2018 年让等离子体温度达到 1 亿度,这是核融合需要的温度。

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